题目
如下说法中,正确的是:A. 原电池工作时越接近可逆过程,对外做电功的能力越大B. 原电池反应系统的Gibbs自由能减少值等于它对外做的电功C. 原电池反应的(delta E/delta T)_p>0,说明电池工作时从环境吸热,并转变为电能D. 原电池反应的triangle H=Q_R
如下说法中,正确的是:
A. 原电池工作时越接近可逆过程,对外做电功的能力越大
B. 原电池反应系统的Gibbs自由能减少值等于它对外做的电功
C. 原电池反应的$(\delta E/\delta T)_p>0$,说明电池工作时从环境吸热,并转变为电能
D. 原电池反应的$\triangle H=Q_R$
题目解答
答案
A. 原电池工作时越接近可逆过程,对外做电功的能力越大
解析
本题主要考查原电池的相关热力学知识,包括可逆过程与对外做功能力的关系、吉布斯自由能与电功的关系、电池电动势温度系数与热效应的关系以及焓变与可逆热的关系。下面对每个选项进行详细分析:
- 选项A:
- 原电池工作时,可逆过程是一种理想的过程,在可逆过程中,系统对外做功最大。
- 当原电池工作越接近可逆过程时,其能量的转化效率越高,对外做电功的能力也就越大。所以选项A正确。
- 选项B:
- 根据热力学原理,在恒温恒压且只做电功的条件下,原电池反应系统的吉布斯自由能减少值等于它对外做的最大非体积功,而不是一般的电功。
- 只有在可逆过程中,对外做的电功才等于吉布斯自由能的减少值。所以选项B错误。
- 选项C:
- 原电池反应的$(\frac{\partial E}{\partial T})_p$是电池电动势的温度系数。
- 根据热力学关系$Q_R = T\Delta S$,又因为$\Delta S = nF(\frac{\partial E}{\partial T})_p$($n$为电池反应中转移的电子数,$F$为法拉第常数)。
- 当$(\frac{\partial E}{\partial T})_p>0$时,说明$\Delta S>0$,即电池工作时从环境吸热,但这部分热量并不是全部转变为电能,只是在可逆过程中,吸收的热量与熵变和温度有关。所以选项C错误。
- 选项D:
- 根据热力学第一定律$\Delta H = \Delta U + p\Delta V$,而$Q_R = \Delta U + W_{电}$($W_{电}$为电功)。
- 一般情况下,原电池反应中$\Delta H\neq Q_R$,只有在恒容且只做体积功的情况下,$\Delta U = Q_V$,但原电池反应通常不是这种情况。所以选项D错误。